РЕФЕРАТ
Дипломна робота на тему: "Ефективність дії електромагнітних полів (ЕМП) в поєднанні з росторегулірующімі препаратами на продуктивність ярої пшениці".
Робота містить 69 сторінок друкованого тексту, 7 таблиць, 3 рисунка, 1 додаток, 5 висновків. Список літератури - 55 джерел.
Тема дослідження присвячена вивченню впливу електромагнітного поля в поєднанні з росторегулірующімі препаратами Ріфтал і Гумі-М на продуктивність ярої пшениці сорту Ерітроспермум 59. Насіння 3-го класу посівного стандарту перед посівом опромінювали електромагнітним полем, а потім обробляли препаратом Ріфтал в розрахунку 3 г на тонну насіння або препаратом Гумі-М в дозі 20 г на тонну насіння.
У результаті досліджень виявлено, що найбільша ефективність досягається від обробки електромагнітним полем в поєднанні з препаратом Ріфтал.
ЗМІСТ
ВСТУП
1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Вплив електромагнітних полів на зростання, розвиток і продуктивність рослин
1.2 Особливості початкового росту пшениці
1.3 Вивчення екологічних аспектів біологічно активних речовин та їх ефективність
1.4 Вплив біологічно активних речовин на проростання насіння
1.5 Застосування регуляторів росту рослин для підвищення стійкості зернових культур до стресових факторів середовища і підвищення їх екологічної адаптації
2. ПРИРОДНІ УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСВІДУ
2.1 Кліматичні умови
2.2 Грунтові умови
2.3 Погодні умови
3. Е КСПЕРІМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТИНА
3.1 Матеріал та методика приведення дослідів
3.2 Методи оцінки посівних властивостей насіння
3.3 Методи оцінки урожайних властивостей і насіння
3.4 Методика проведення польового досвіду
3.5 Агротехніка і схема досліду
4. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
4.1 Ефективність дії електромагнітного поля (ЕМП) в поєднанні з росторегулірующімі препаратами Гумі-М і Ріфтал на розвиток органів проростка, посівні та врожайні властивості насіння ярої пшениці сорту Ерітроспермум 59
4.2 Вплив дії електромагнітного поля (ЕМП) в поєднанні з росторегулірующімі препаратами Ріфтал і Гумі-М на ростові процеси вегетуючих рослин
4.3 Вплив дії електромагнітного поля (ЕМП) в поєднанні з росторегулірующімі препаратами Ріфтал і Гумі-М на елементи продуктивності, врожайність ярої пшениці сорту Ерітроспермум 59
4.4 Вплив електромагнітного поля (ЕМП) в поєднанні з росторегулірующімі препаратами Ріфтал і Гумі-М на якість зерна ярої пшениці сорту Ерітроспермум 59
5. ОЦІНКА ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ В ПОЄДНАННІ З ПРЕПАРАТАМИ РІФТАЛ І гумі-М
6. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ
6.1 Охорона праці
6.1.1 Безпека робіт при використанні агрохімікатів
6.1.2 Надання першої допомоги при нещасних випадках
6.2 Охорона природи
6.2.1 Охорона землі при обробітку ярих культур
6.2.2 Екологічна безпека застосування регуляторів росту на зернових культурах
ВИСНОВКИ І ПРОПОЗИЦІЇ
Список використаної літератури
ВСТУП
Сучасне світове рослинництво йде по шляху інтенсифікації, і в майбутньому ця тенденція буде посилюватися як через обмеженість земельних ресурсів, так і внаслідок постійного зростання населення.
Основа основ сільськогосподарського виробництва - високоврожайні насіння. При їх відсутності вся галузь приречена на явно збиткове виробництво. Головне завдання насінництва як науки полягає в тому, щоб забезпечити збереження генотипу сорту в процесі його репродукування.
Аналіз якості посівного матеріалу Челябінської області за останні 10 років показав, що в загальному обсязі насіннєвого фонду високоврожайні насіння 1 і 2 класу посівного стандарту займають у сумі 30 ... 45%, а 55 ... 70% - насіння 3 класу та некондиційні. Таке положення багато в чому пов'язано з об'єктивними і суб'єктивними причинами, головними з яких є відсутність гарну матеріально-технічної бази в насінництві, екологічно обгрунтованого зонального насінництва та спеціалізації насінництва як самостійної галузі сільськогосподарського виробництва.
Умови різних екологічних зон можуть значною мірою впливати на врожайні якості насіння, ніж агротехнічні умови даної зони. У зв'язку з цим рішення проблеми підвищення якості посівного матеріалу можливе за рахунок впровадження у виробництво біологічно активних речовин природного та синтетичного походження, препаратів гумусової природи, кремнійорганічесіх. металомістких сполук та інших, екологічно нешкідливих для людини і навколишнього середовища.
Багато дослідників - М. Трифонова (1998), В. Ковальов (1992, 1997), Ю. Ларіонов (1998) та інші вважають, що низькоякісні насіння: із зниженою енергією, схожістю при фізичному та хімічному впливі на них можуть поліпшити свої посівні якості та давати високий урожай (не нижче першокласних насіння).
В даний час виробництва пропонуються для підвищення якості посівного матеріалу різні способи обробки насіння перед посівом з метою їх стимуляції: промені лазера, магнітне поле, ультрафіолетове опромінення-ня та інші, а також біологічно активні препарати різної природи, однак ефект від цих впливів у більшості випадків не значний і не стабільний.
Таким чином, особливий інтерес представляє проведення в умовах Челябінської області випробувань біологічно активних препаратів, виявлення їх впливу на зростання, розвиток і продуктивність ярої пшениці. Актуальним стає використання фізичних впливів на посівний матеріал, зокрема обробка насіння електромагнітними полями. Одним з варіантів стимуляції врожайності є спільна дія електромагнітних полів і біопрепаратів. При цьому необхідно з'ясувати дію їх на п po Растану насіння та органи проростка з метою можливості підвищення урожайних властивостей і врожайного потенціалу насіння.
1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Вплив електромагнітних полів на зростання, розвиток і продуктивність рослин
Електромагнітні поля впливають на навколишнє середовище. Цей вплив зумовлено як природними, так і штучно створеними полями. Найбільш великим електричним полем природного походження є електромагнітне поле нашої планети. Планета Земля, її рослинний і тваринний світ як би купаються в електромагнітному океані, поле якого становить електромагнітне поле самої землі, електромагнітне поле, наведене сонячними випромінюваннями, а також електромагнітні поля, причиною походження яких є сам космос в цілому.
Електромагнітне поле Землі самим безпосереднім чином впливає на все живе, в тому числі і на рослинний світ. Гео-і геліотропізму рослин обумовлені дією електричного поля атмосфери. Усередині рослини відбуваються обмінні процеси, на які також істотно впливає атмосферний електрополе. Так, рух гидройонному у водному розчині тканин сприяє інтенсивному розвитку реакцій обміну, активному росту рослинних клітин. Виявлено, що рослини є споживачами позитивних атмосферних зарядів і випромінювачами негативних. Зазвичай позитивні аероіони несе вуглекислий газ. Ефект благотворного впливу позитивних аероіонів на асиміляційні процеси значною мірою можна пояснити інтенсивним перенесенням вуглекислого газу до рослин за рахунок активованих форм двоокису вуглецю у вигляді позитивних іонів. Насичення повітряного середовища позитивними аероіонами викликає підвищення фотосинтетичного поглинання рослинами (Л. В. Шаповалов, 1982).
Поліпшення протікання асиміляційних процесів в тканинах рослин, зростання ефективності фотосинтезу ведуть до збільшення біомаси рослинного організму, підвищенню репродуктивної здатності рослин.
Крім природних електромагнітних полів, створюваних Землею і що знаходяться на ній природними об'єктами (поклади корисних копалин, залізних руд і т.д.), існують і штучні електромагнітні поля, створювані в процесі людської діяльності. Вони також впливають на ріст і розвиток рослинних організмів. Ще наприкінці минулого століття була проведена ціла серія дослідів, коли рослини поміщали в клітку Фарадея, всередині якої створювали штучне електростатичне поле. Рослини розвивалися нормально. Отже, штучне електричне поле з успіхом компенсує рослинам брак зовнішнього електрики.
Ці досліди поклали початок дослідженням щодо застосування штучного електрики у ряді сільськогосподарських процесів, в ході яких було виявлено стимулюючу дію електрики на ріст рослин, на проростання та схожість насіннєвого матеріалу. Однак електричне поле здатне не тільки стимулювати розвиток біологічних організмів, але і пригнічувати їх життєдіяльність. Важливим чинником тут є знак електрики, тобто який полюс джерела підключений до електрода. Так негативні аероіони сповільнюють розвиток рослин. Ця властивість використовується на елеваторах, в сховищах, на складах. Таким чином, електрика може суттєво допомогти як при вирощуванні сільськогосподарських культур, так і при зберіганні врожаю.
Стимулюючий ефект електромагнітного поля на рослини обумовлюється наступним чином: зовнішній вплив ставить біологічний об'єкт в незвичайні, близькі до екстремальних умови. У відповідь на втручання ззовні живий організм вступає в боротьбу за існування, в ньому активізуються основні процеси, спрямовані на адаптацію, в результаті чого відбувається його прискорений розвиток. Така реакція на змінюються в певних межах умови середовища в цілому властива живої матерії.
Е лектріческіе поля з високим ступенем напруги можуть чинити негативний вплив на рослини, пригнічувати їх ріст і розвиток, пригнічувати процеси життєдіяльності. Але, з іншого боку, повна відсутність електромагнітних полів також призводить до пригнічення та загибелі рослин.
1.2 Особливості початкового росту пшениці
Насіння - складний живий організм, що реагує різним і непостійним чином на різноманітні впливи. Проростання насіння при лабораторних дослідженнях, згідно з "Міжнародними правилами визначення якості насіння" (1969), визначається як поява та розвиток у зародка насінини тих найважливіших структур, які для даного типу насіння вказують на їх здатність розвиватися в нормальне рослина за сприятливих умов у грунті (P. S. Wellington, 1973).
Найважливіші структури, якими повинен володіти нормальний проросток при дослідженнях на штучних субстратах, дано у Міжнародних правилах:
1. Добре розвинена коренева система, включаючи корінець.
2. Неушкоджена брунечка з добре розвиненим зеленим листом, що знаходиться всередині або виходить з колеоптиля, або ж неушкоджений епіко-тіль (надсемядольное коліно) з нормальною верхівкової ниркою.
3. Одна сім'ядоля, представлена у вигляді щитка.
Диференціація зародка. Усі найважливіші органи проростка походять з тканин, які диференціюються при розвитку зародка всередині насіння. Під диференціацією можна розуміти спеціалізацію клітин, яка робить їх відмінними від меристематичних клітин, що утворюють їх шляхом поділу, а також від клітин того ж віку, що розвиваються в іншому на
правлінні. Ступінь диференціації визначається головним чином швидкістю дозрівання, і зростання зародка відбувається за рахунок запасів поживних речовин, які у покритонасінних зазвичай утворюються після запліднення. Зародок зазвичай складається з осі, що несе на верхньому кінці одну сім'ядолі і меристему паростка,, а на нижньому кінці - меристему кореня, покриту кореневим чехликом. Повністю розвинена вісь проростка складається з гіпокотиля і епікотіля - частин, розташованих відповідно нижче і вище точки прикріплення сім'ядолі. Сім'ядоля, мабуть, займає термінальне положення на верхньому кінці осі з невеликою вм'ятиною на одній стороні, що вказує положення майбутньої меристеми паростка. У зрілому зародку пшениці масивна сім'ядоля, звана щитком, розвивається в контакті з ендоспермом. Вісь під вузлом щитка складається з корінця, укладеного в коморізу, і гіпокотиля. Під вузлом щитка придаткові зародкові корені можуть починатися з епікотіля, який розвиває кілька зачатків листя. Зовнішній шар утворює колеоптиле, в більшості випадків порожнистий конус з невеликим отвором у верхівки, який містить в собі декілька зачатків листя і верхівку втечі; частина осі, що знаходиться між колеоптиле і скутелярним вузлом, називається мезокотиль. За допомогою складної прокамбіальной системи корінець з'єднується з щитком, колеоптиле і декількома зачатками листя.
Розвиток паростка під час проростання. Життєздатні насіння зазвичай вбирають воду і набухають на початку проростання, потім насіннєва оболонка розривається і першим з'являється корінець. Позитивна геотропіческая реакція кореня направляє його до низу, а численні кореневі колоски, які розвиваються нижче місця з'єднання кореня, утримують проросток в грунті або субстраті для пророщування. Сім'ядоля видозмінюється як орган поглинання і так само залишається всередині насіння, де вона руйнує ендосперм.
Після появи на поверхні землі, верхівка паростка поступово утворює в регулярній поверхні листя й вузли, розділені міжвузля; меристеми в пазухах листя можуть давати пазушні паростки, які утворюють систему гілок на головному стеблі. Коренева система розвивається з придаткових коренів, що йдуть від стебла, а не від стрижневого кореня.
Корінь. Основні функції кореневої системи - утримувати рослину в грунті, поглинати з неї воду і розчинені солі і передавати їх втечі. Коріння також можуть служити запасающими органами матеріалів, вироблюваних втечею, і бувають добре пристосованими для виконання цієї функції. Зростання кореня відбувається шляхом ділення клітин на кінчику, за яким слід подовження нових клітин у відносно короткій зоні позаду кінчика. Верхівкова меристема захищена паренхімних клітинах, що утворюють кореневої чохлик. Молодий корінь покритий шаром епідермальних клітин, багато хто з яких розвивають кореневі волоски. У рослин пшениці первинне судинне будова кореня сильно варіюється і часто має складний характер.
Епікотіль. Вісь проростка над сім'ядоль ділиться на вузли з одним або кількома прикріпленими листям і міжвузля, перше з яких, що перебуває між сім'ядоль і першим листом, називається епікотілем. Він має більш складне внутрішню будову, чому корінь, внаслідок тісного зв'язку з листям на різних рівнях (Т. Б. Батигін, 1987).
Стебло. Зовнішня форма стебла визначається в значній мірі довжиною междоузлий і розташуванням листя, він може бути подовженим з далеко стоять листям або ж ущільненим з листям, утворюють розетку. Верхівкова меристема втечі більш складна, ніж кореня, оскільки вона пов'язана, крім листя, і з освітою бічних гілок. Пазушні бруньки з'являються на різній відстані з верхівкової меристеми; коли вони тісно прилягають до неї, вони можуть з'єднуватися почкових слідами з головною віссю на ранніх стадіях розвитку, але якщо вони виникають пізніше, при зростанні стебла, судинна система розвивається з бруньки у напрямку до головної осі (P. S. Wellington, 1973).
Сім'ядоля. У однодольних рослин з насіння з'являється зазвичай тільки розширений корінець єдиною сім'ядолі; він може або залишатися під поверхнею грунту, або рости вгору і набувати зелену забарвлення. У темряві під поверхнею грунту у хлоропластів утворюється жовтий пігмент, а не зелений, і зростання деяких структур проростка буває занадто інтенсивним, в той час як зростання інших затримується. Ті структури, які стають функціональними тільки на світлі, залишаються недорозвиненими до тих пір, поки подовження інших структур у темряві не винесе їх на світло.
Для того щоб отримати необхідні основи знань, на яких можна буде будувати загальні принципи оцінки проростка в лабораторних дослідженнях на штучному субстраті, із зазначенням відносного розвитку найважливіших структур під час нормального проростання, треба деталізувати характерні особливості морфології і анатомії проростка пшениці, вивчити ті чи інші види аномалій. Якщо у зразків зустрічаються проростки, які важко оцінити (через пошкодження колеоптиля, затримки росту внаслідок штучної присушка або зараження збудниками хвороб, які переносяться насінням) або проростки, які виявляють Фітотоксичні симптоми в результаті хімічної обробки насіння, то оцінка проростків повинна бути підтверджена визначенням, що проростки здатні до тривалого розвитку в нормальні рослини при вирощуванні їх в доброму грунті при сприятливих умовах водопостачання, температури та освітлення.
Розвиток проростків у нормальні рослини при посіві в грунт.
Зріле насіння являє собою зернівку, у якої перікарпій зливається з насіннєвою шкіркою, яка може бути голою або покритою нижньої і верхньої квіткової лускою. Зародок розвивається в підстави зернівки з поверхні щитка в безпосередньому контакті з ендоспермом, який становить основний запас поживних речовин. Походження щитка пояснювали по-різному, але саме просте пропозиція полягає в тому, що він представляє собою єдину видозмінену сім'ядолі. Він зазвичай овальної форми і прикріплений поблизу центру до осі зародка. Вісь складається з корінця, який оточений чехликом з тонкостінних клітин, що утворюють колеорізу, і почечки із зовнішнім захисним чохлом, званим колеоптиле, навколишнім зачатки двох або трьох листків і верхівку втечі. Частина осі між точкою прикріплення щитка і почечки називається мезокотиль. На початку проростання зерно набухає, після чого відбувається подовження колеоптиля; щиток зберігає контакт з ендоспермом і передає в зародок p астворімие запасні поживні речовини. Ko решок просувається через колеорізу, щоб утворити першу зародковий корінець і пару бічних коренів. Зародкові корінці тонкі й довгі, з тонкими бічними відгалуженнями і їх число приблизно постійно, але вони складають лише невелику частину остаточної кореневої системи рослини, яка в основному складається з придаткових коренів (P. S. Wellington, 1973).
Колеоптиле в міру свого подовження продовжує оточувати розвиваються листя, поки його кінчик не здасться над поверхнею грунту. Потім перший і другий листя з'являється через отвори, які знаходяться нижче кінчика колеоптиля на стороні, протилежній щитка. У пшениці другого міжвузля, що перебуває між колеоптиле і першим справжнім листом, подовжується до тих пір, поки вузол, що несе перший лист, не підніметься до поверхні грунту.
Молодий стебло спочатку складається з однієї головної осі, розділеної щільними вузлами на ряд міжвузля. Перші міжвузля дуже короткі, а наступні стають все довше і довше, поки останнє і найдовше з них не закінчиться суцвіттям. Листя має листове піхву, яке оточує міжвузля і платівку або плоску частину листа.
Найважливіші структури, що розвиваються при пророщуванні насіння на штучному субстраті.
Коріння. Нормальний проросток повинен мати добре розвинену кореневу систему, яка складається, щонайменше, з двох зародкових коренів. Зародкові корені повинні бути довгими і тонкими, звичайно з кореневими волосками. Крім того, проросток може класифікуватися як нормальний, якщо на зародкових коренях є поверхневе знебарвлення, за умови, що розвиток найважливіших структур у всіх інших відносинах відбувається нормально. Проростки не повинні вважатися нормальними до тих пір, поки не буде видно подовження більш ніж одного зародкового корінця.
Втеча. Нормальний проросток повинен мати неушкоджену почечки з добре розвиненим листом, що знаходяться всередині або виходять з колеоптиля. Лист повинен бути зеленого кольору і мати протяжність більше, ніж наполовину простору всередині колеоптиля до моменту оцінки проростка. Колеоптиле не повинен мати будь-яких ознак пошкодження, але проростки з поверхневим знебарвленням колеоптиля можуть вважатися нормальними за умови, що розвиток усіх найважливіших структур у всіх інших відносинах відбуваються нормально і закритий лист не знебарвлений. Проростки, що мають скручену або вигнуту почечки, можуть класифікуватися як нормальні тільки в тому випадку, якщо колеоптиле не пошкоджений, листя зелене і нормальної довжини і коренева система добре розвинена (Н. С. Hayward, 1938).
Проростки не повинні вважатися нормальними, якщо листя займають тільки нижню частину колеоптиля або брунечка коротка і потовщена, оскільки подальший розвиток може бути затримана, або щиток був пошкоджений під час штучного просушування, або ендосперм загнив, або проросток був отруєний фітотоксична хімікатом. Проросток, сильно загнив в результаті зараження грибами або бактеріями, може вважатися нормальним у тому випадку, якщо цілком очевидно, що насіння саме по собі не є джерелами зараження, і якщо можна визначити, що всі найважливіші структури були розвинені.
Загальні категорії анормальних проростків.
Пошкоджені проростки. Проростки вважаються анормальними, якщо одна або декілька найважливіших структур можуть розвиватися нормально через передував пошкодження зародка. До таких пошкодженим проросткам відносяться проростки, які не мають зародкових коренів, навіть якщо брунечка розвивається нормально, а також проростки з тріщиною в колеоптиле або з іншим ушкодженням, що викликає ненормальний розвиток колеоптиля, навіть якщо листя здаються нормальними.
Деформовані проростки. Проростки вважаються анормальними, якщо їх розвиток в цілому відбувається слабо і непропорційно у порівнянні з розвитком нормального проростка, вирощуваного одночасно з ними.
При пророщуванні в грунті хімічно обробленого насіння проростки з короткими, що зупинилися у зростанні зародковими корінням, або з короткою потовщеною почечки, або з тим і іншим класифікуються як анормальні.
Проростки вважаються анормальними, якщо вони мають тільки один зародковий корінь або два і більше зародкових коренів, але коротких або веретеноподібних. Проростки без зеленого листа або з короткими листям, роздробленими або поздовжньо розщепленими, з тріщиною в колеоптиле або без неї вважаються анормальними. Проростки з тонкою веретеноподібної почечки, якою зазвичай супроводжують слабкі корені і загнив ендосперм, а також приростків морозобійних насіння з "зернистим" колеоптиле або мають слабку і скручену по спіралі почечки є анормальними (A. M. Andersen, 1950).
Загнили проростки. Проростки вважаються анормальними, якщо яка-небудь з найважливіших структур так сильно загнила, що це може перешкодити їх нормальному розвитку. Наприклад, коли брунечка повністю загнила або знебарвлення колеоптиля проникло до внутрішнього листа, або якщо є загнивання в точці прикріплення зародка до ендосперму. Проростки також є анормальними, якщо зародкові корені загнили або слабкі.
1.3 Вивчення екологічних аспектів біологічно активних речовин та їх ефективність
Індукування захисних механізмів рослин за допомогою фітогормонів та синтетичних регуляторів росту приваблює все більшу увагу дослідників у зв'язку з необхідністю розробки екологічно безпечних технологій вирощування сільськогосподарських культур.
Багаторічною практикою доведено, що інтенсифікація сільськогосподарського виробництва шляхом підвищення рівня його хімізації не дає економічно доцільного збільшення продуктивності сільськогосподарських культур. Навпаки, погіршується якість продукції, стан навколишнього середовища, знижується родючість грунтів, в них накопичуються пестициди.
Регулятори росту і розвитку впливають на життєві процеси рослин, не роблять в рекомендованих концентраціях токсичної дії і не служать джерелом живлення рослин. Дія їх на рослину поливалентной. Всі вони впливають на ріст і поділ клітин, на процеси адаптації і старіння, на транспорт речовин, дихання, синтез нуклеїнових кислот і білків, а також на багато інших процесів. Разом з тим у кожної групи цих речовин є свої специфічні особливості. З позиції сучасної теорії зростання біологічно активні речовини (БАР) діють залежно від концентрацій та його сочет аній. Тому внаслідок дослідження нових препаратів та їх поєднань синтезовано велику кількість хімічних препаратів, що володіють подібним з природними регуляторами росту дією, отриманих заводським способом.
Це пов'язано з потребою отримати хімічним шляхом структурно відомі фітогормони груп ауксинів, гібереліни, кінінів та інші, а також з пошуком БАР, структурно близьких до ендогенних фітогормонів. До теперішнього часу в світі виявлено і в тій чи іншій мірі вивчено, близько 500 сполук хімічного, мікробного і рослинного походження, що володіють регуляторним дією; з них практичне застосування знайшли близько 50.
Основна мета застосування регуляторів росту на зернових культурах - попередження вилягання посівів, поліпшення формування елементів продуктивності і підвищення стійкості рослин до несприятливих факторів середовища. Обробка ними призводить до підвищення врожайності, поліпшення якості зерна та економічних показників його виробництва (В. І. Ковальов, 1997).
Протягом декількох десятків років поруч вчених були приведені дослідження із застосування регуляторів росту рослин в основних зернопроизводящих країнах і Росії. Проаналізовано способи, що дозволяють їх використовувати з високим економічним ефектом і урахуванням охорони навколишнього середовища, а також вивчався механізм дії БАР, їх функції, вплив на продуктивність культур і якість отриманого врожаю (Г. С. Муромцев, 1987, П. В. Ракітін, 1983 ).
1.4 Вплив біологічно активних речовин на проростання насіння
За допомогою регуляторів росту рослин можна керувати важливими фізіологічними процесами, наприклад, проростанням насіння.
Добре відомо стимулюючий вплив екзогенних гібереліни на проростання як покояться насіння, так і не спочивають. Гібберелловая кислота (ГК) дійсно стимулює проростання насіння, органічний або вимушений спокій, яких обумовлений самими різними механізмами, наприклад, неповним розвитком зародка, механічним опором шкірки насіння, присутністю інгібіторів проростання або факторами, що відносяться до фізіологічної компенсації осі зародка. Ці спостереження спонукали деяких авторів постулювати універсальну роль ЦК в проростанні насіння (F. Flemion, 1933, R. Willemsen, 1972).
Проте наявні експериментальні дані не можуть служити підставою для такого припущення. Багато хто з проявів дії гібереліни на проростання насіння можуть бути, швидше за все, фармакологічними і не мати прямого відношення до ендогенних механізмів переривання спокою (М. Г. Ніколаєва, 1974).
У різних джерелах (Г. С. Муромцев, 1984) вказується на зв'язок між впливом низьких температур на покояться насіння зі збільшенням змісту гібберелліноподобних речовин і проростанням, однак, велика частина робіт з цієї теми була виконана в той період, коли надійні методи ідентифікації та кількісного визначення ГК ще були відсутні. У дослідженнях було доведено зв'язок між зміною змісту ендогенних ЦК та умовами переривання спокою. Вторинний спокій, викликаний сухим зберіганням, вдається долати або ДК, або дією холодом.
Проростання насіння, спокій яких викликаний світлом, пов'язане з дією світла на обмін ГК. У безлічі насіння, чутливих або нечутливих до якості світла, обробка ГК стимулює проростання в умовах, в яких насіння зазвичай не проростають. Результати фізіологічних експериментів свідчать проти гіпотези про те, що екзогенний ГК таким чином прискорює проростання, проте, після впливу червоним світлом на світлочутливі насіння, в них збільшується рівень гібберелліноподобних сполук (Г. С. Муромцев, 1984).
Відомо, що інгібітори біосинтезу ГК порушують синтез амілази в зернівках хлібних злаків, що вказує на участь новоутворення ГК у початкових етапах проростання.
З наведених вище фактів випливає, що новоутворення ГК у зародку проростає зернівки, мабуть, хоча б частково, обумовлено переформованими синтетичним апаратом клітини, реактівіруемим при набуханні.
Таким чином, виникає питання, чи існує єдиний механізм дії гібереліни. Кілька спроб запропонувати єдину модель механізму дії ГК в проростаючих насінні засноване на добре відомої ролі ГК у мобілізації запасів ендосперму у зернівці ячменю. Прийняти таку модель - значить, виходити з того, що у всіх насіння, проростання яких стимулює ГК, першим етапом є розпад крохмалю та інших речовин, як наслідок індукованого ГК дії ферментів. Але дана модель занадто спрощена. Так, наприклад, при дії ГК на частково дозріли насіння, прокльовування корінця при проростанні передує появі a-амілази. Але відомо, що в низьких концентраціях ГК може стимулювати утворення амілази і під час відсутності проростання. Таким чином, у разі насіння зернових культур слід чітко розрізняти події, регулюючі проростання, наприклад, поява корінця, мобілізацію субстратів.
Індукцією ГК новоутворення гідролітичних ферментів у алейроновом шарі зернових культур є проростання. Однак, оскільки клітини алейронового шару і ті клітини зародкової осі, зміни в яких при переривають спокій впливах передує проростання, багато в чому подібні за будовою і фізіологічним особливостям, можна очікувати, що дослідження механізму дії ГК в алейроновом шарі дадуть ключ до розуміння дії ГК в інших клітинах і тканинах насіння (R. D. Jhons, J. L. Stoddart, 1985).
Добре відомо, що при проростанні насіння екзогенні цитокініни (ЦК) можуть протидіяти різним інгібіторів росту і проростання. З цих спостережень випливає, що ЦК необхідні для проростання насіння деяких видів рослин. Пізніше було доведено, що блокування індукованих гібереліну процесів проростання або активації ферментів природними інгібіторами може бути подолано обробкою цитокінінів.
З'ясування шляхів участі ЦК в проростанні може мати важливе практичне значення. Раніше було доведено, що проростання насіння і ріст сільськогосподарських рослин посилюються, якщо перед посівом насіння були оброблені сумішами регуляторів росту, складовою частиною яких є цитокініни.
При вивченні впливу ЦК на проростання насіння спочатку використовували такі сполуки, наприклад, як кінетін та інші, які не зустрічаються в рослинах. Кількісна і якісна реакція рослин на вплив різних ЦК може істотно відрізнятися, але є підстави припускати, що "синтетичні" ЦК стимулюють проростання значно сильніше, ніж природні.
У багатьох видів рослин ЦК часто знімають гнітючий вплив природних інгібіторів на проростання насіння. Багато даних свідчать на користь уявлення, згідно з яким взаємодія ЦК - інгібітор здійснює верховний контроль над проростанням (А. А. Khan, 1976, N. E. Tolbert, 1965).
Учені переконалися в тому, що в насінні присутні природні ЦК, які при взаємодії з регуляторами росту регулюють метаболічні процеси, що передують проростання. Спокій може бути перерваний під впливом різних факторів, включаючи зниження температури і довжину дня (R. D. Amen. 1968; A. Vegis. 1964).
В останні роки почалося більш грунтовне дослідження ролі ЦК в спокої насіння. Встановлення факту про те, що зміст ендогенних ЦК в період спокою і в момент його переривання різному, істотно доповнило результати досліджень з ендогенними ЦК і послужило доказом важливої ролі їх у перебуванні спокою.
Про синтезі ЦК в насінні та інших частинах рослин відомо мало. Нічого не відомо навіть про походження ЦК в насінні: немає даних, щоб встановити, синтезуються чи ЦК в самих насінні або ж пересуваються з інших частин материнської рослини в процесі ембріогенезу.
Роль ЦК у взаємодії з природними інгібіторами може полягати в регуляції трансляції нуклеїнових кислот і синтезу ферментів. Це один з численних шляхів впливу ЦК на проростання насіння і ріст рослин. Існують дані і на користь ряду інших механізмів (Т. Н. Thomas, 1975).
Дослідження показали, що Абсцизова кислота (АБК) є ефективним інгібітором росту і міститься в насінні, звідси виникло припущення про те, що АБК відіграє певну роль у проростанні, особливо у тих насіння, яким властивий спокій, оскільки в насінні, які виводили із стану спокою з допомогою специфічної обробки, рівень АБК знижувався. Пізніше були отримані результати, в яких уточнювалося наявність АБК в насінні, про зміну змісту АБК в покояться насінні в період стратифікації і про інгібування проростання екзогенних АБК.
Є багато повідомлень про те, що екзогенна АБК інгібує прорас-тание покояться насіння і насіння, спокій яких був порушений різними способами. У зв'язку з тим, що АБК сильний інгібітор клітинного розтягування, важко відокремити прямий вплив АБК на подовження корінця від процесів, специфічних для проростання.
В останні роки були проведені різноманітні дослідження для отримання інформації про механізм дії АБК. Було показано, що АБК інгібує в насінні синтез РНК, у тому числі в тих, які потребують стратифікації (К. Дерфлінг, 1985; В. Кефелі, 1989).
Було доведено, що екзогенна АБК інгібує ряд відповідних реакцій, викликаних гібереліни в алейроновом шарі насіння, і навпаки, гальмування проростання за допомогою ГК. Таким чином, можна зробити висновок про можливість існування зворотної залежності між рівнем АБК з одного боку і рівнями ЦК та ГК з іншого, під час виходу насіння із стану спокою.
Численні повідомлення свідчать про те, що екзогенна АБК інгібує проростання насіння не перебувають у стані спокою. У зв'язку з тим, що АБК зазвичай гальмує клітинне розтяг, важко відокремити цей ефект від будь-яких специфічних впливів, які вона може надавати на проростання.
Можна сказати, що розуміння ролі АБК в проростанні і спокої насіння багато в чому залежить від того, коли стане відомо, де і коли відбувається синтез АБК і як він регулюється (D. S. Walton, 1988).
1.5 Застосування регуляторів росту рослин для підвищення стійкості зернових культур до стресових факторів середовища і підвищення їх екологічної адаптації
Індукування захисних механізмів рослин за допомогою фітогормонів і синтетичних регуляторів росту приваблює все більшу увагу дослідників у зв'язку з необхідністю розробки екологічно безпечних технологій вирощування сільськогосподарських культур.
На думку вчених органічні похідні кремнію в XXI столітті стануть основою екологічно чистих засобів захисту рослин. Кремнієві препарати та їх аналоги - Етефон, Тур, Янтарна кислота та інші - порівнювали за ефективністю на зернових культурах. Їх екологічна нешкідливість показана на прикладі впливу на гідробіонтів і комах. Ці препарати мають легкої біоградабельностью в грунті, воді, організмах тварин і рослин (В. М. Дьяков, 1999).
У середньо науково-дослідної фитопатологический станції (В. П. Кратенко, М. М. Васецький, 1999) проводили протруювання насіннєвого матеріалу препаратами Гумат К, Емістим, Екост, Епін, що знижувало рівень насіннєвої інфекції на 19,3 ... 51,2% , а зараженість проростків кореневими гнилями на 50 ... 60%. Передпосівна обробка також дозволила зменшити ураженість вегетуючих рослин пшениці та ячменю хворобами (бура іржа, септоріоз, борошниста роса пшениці і гельмінтоспоріозние плямистості ячменю) на 50,5 ... 96,4% і збільшити врожай зерна на 10,5 ... 27,3%. Встановлена висока біологічна і господарська ефективність випробовуваних препаратів в суміші з пестицидами, що випробовуються для протруювання і обробки рослин у знижених в два рази нормах витрати.
Отримані результати свідчать про перспективність використання регуляторів росту рослин у системі захисту зернових культур від шкідників і хвороб (В. В. Оглезнева, 1984).
Численні дослідження дозволили виявити регулятори росту, що володіють захисною дією проти впливу на рослину стресових факторів. З них найбільшим ефектом відрізняються препарати, що входять до групи цитокінінів (6-Бензіламінопурін, кінетін) і цітокініноподобние речовини (полістимулін К, Картолін).
В даний час широко і з позитивним результатом випробувана на практиці група вітчизняних антистресових препаратів під загальною назвою Картолін. Підвищує стійкість рослин до несприятливих факторів середовища також і обробка біологічно активними речовинами, що відносяться до ауксини, гібереліни і ретардантами (Ю. А. Басков, 1989; B. C. Шевелуха, 1990).
Обробка насіння і проростків гібереліни і ауксину сприяє розвитку більш здорових і міцних рослин з інтенсивним типом метаболізму, у яких при настанні посухи більш активно відбувається перебудова, пов'язана з адаптацією до нестачі вологи. Хороші результати дає обробка рослин цими речовинами після посухи, стимулююча відновлювальні процеси і сприяє збільшенню врожаю (W. Y. Mendt, M. Y. Tompson, 1983).
Обробка насіння зернових культур хлорхолінхлорид викликає певні морфологічні зміни - сприяє більш глибокої закладенні вузла кущіння, стимулює ріст коренів, збільшує співвідношення довжина коренів / довжина надземної частини, що призводить до зниження водоспоживання і підвищенню стійкості до водного дефіциту.
У дослідженнях ІФР АН Росії було встановлено, що препарат Картолін в умовах посухи охороняв від розпаду полісоми в клітках листів, в умовах недостатнього водопостачання нормалізував активність РНК-полімерази, надавав захисну дію на хлоропласти, що в підсумку збільшувало масу 1000 насіння і проводило до меншого зниження врожаю за посухи (Н. В. Баліна, 1987; У. К. Творус, 1987).
У Китаї співробітники Інституту біологічних досліджень встановили захисний ефект фульвокислоти (ФК) проти посухи на пшениці (В. М. Ковальов, 1992). Обприскування посівів ФК підвищує ефективність, що збільшує число продуктивних колосків, зерен у кожному колосі і врожайність пшениці в цілому, особливо в посушливих районах.
Впливаючи біологічно активними речовинами, що підсилюють обмін речовин і перебудову структури клітин, можна підвищити стійкість рослин до морозу.
Підвищення зимостійкості озимих зернових культур шляхом передпосівної обробки насіння, а також обприскування рослин на початку фази кущення ретардантами обумовлено, перш за все, глибоким заляганням вузла кущіння. Рослини, які виросли з обробленого ретардантами насіння, в період загартовування відрізняються підвищеним вмістом хлорофілу, розчинних вуглеводів, загального, білкового і небілкового азоту; у вузлах кущіння у них накопичується більше вільних амінокислот, дослідження показали, що підвищення зимостійкості рослин багато в чому залежить від доз і способів застосування цих препаратів, умов вирощування і стану рослин. У роки, коли складаються несприятливі умови вегетації (холодна осінь і т. д.), за допомогою, наприклад, Хлорхолін хлориду можна підвищити зимостійкість озимої пшениці на 15 ... 30% (В. А. Хохлова, Д. Нойман, 1991).
Останнім часом опубліковані дані про вплив біологічно активних речовин на стійкість зернових культур до засолення. Ці препарати роблять дію на гормональну активність оброблених ними рослин.
У дослідженнях ВІР показано, що вплив засолення на гормональну активність листя пшениці проявилося вже через дві години після сольового впливу: змінився ритм добової динаміки вмісту ендогенних регуляторів росту, зсувалися тимчасові піки в порівнянні з контролем в перші години досвіду (А. В. Романова та ін ., 1983). За повідомленням вчених США, обробка рослин ретардантами АМО - 1618, Фосфоном підвищувала їх активність до токсичних рівнів засолення (Д. Л. Нікелла, 1984).
У кліматичних умовах Урало-сибірського регіону оброблювані культури зазнають ряд несприятливих кліматичних впливів: низькі температури в період сходів; під час кущіння, навпаки, високі температури і нестачу вологи; під час виколашіванія дощова погода сприяє вилягання рослин і ураження їх хворобами, а при ранньому настанні холодів можливе затягування дозрівання і навіть освіту морозобойного зерна.
У зв'язку з цим розроблена система застосування регуляторів росту і розвитку рослин, що сприяє підвищенню їх стійкості до несприятливих умов зростання. В якості активатора проростання та посилення початкового росту при знижених температурах використовується Амбіол, Фузі-кокцін, Гумат Na. Для підвищення жаростійкості та посухостійкості рослин застосовується Триман-1, Оксікарбан, Крезацін. Індикатори стійкості (Хітозан, Силк та ін) знижують поразка кореневими гнилями та лістостебле-вимі пятнистостями. Застосування десикантом (Раундап, Ураган та ін) дозволяє прискорити дозрівання рослин, проводити однофазну прибирання, знизити втрати врожаю та засміченість (В. В. Немченко, 1999).
Таким чином, використання, в широкому сенсі, регуляторів росту підвищує адаптивність і екологічну пристосованість сільськогосподарських рослин. Подальше їх отримання і широке використання може сприяти підвищенню, а також стабілізації врожаю сільськогосподарських культур, підвищенню їх якості.
2. ПРИРОДНІ УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСВІДУ
2.1 Кліматичні умови
Клімат на території Челябінської області континентальний, характеризується холодної і тривалою зимою з приватними хуртовинами, теплим влітку, з частими посушливими періодами. За основними агрономічними показниками на території Челябінської області виділяється три зони: 1) гірничо-лісова зволожена, 2) лісостепова з двома підзонами - помірно зволожена північна лісостеп і напівпосушливих південна лісостеп; 3) степова посушлива.
Красноармійський район входить в північну лісостепову підзону. Клімат на її території з помірно теплим вегетаційним періодом. Сума ефективних температур вище десятиградусний рівня складає в середньому 2200 ... 2300 ° С. Цей період триває 120 ... 130 днів, з 3 ... 10 травня до 12 ... 15 вересня. Однак безморозний період помітно коротше 100 ... 110 днів, а на грунті температура без заморозків буває 90 ... 105 днів.
Опадів за період активної вегетації рослин випадає в межах 240 ... 250 мм. Вологозапаси у метровому шарі до моменту посіву зернових культур бувають, як правило, достатніми - 140 ... 170 мм. Гідротермічний коефіцієнт (за Селянинова) у весняно-літній період складає 1,2 ... 1,4 (підзона помірного зволоження).
Стійкий сніговий покрив встановлюється в середині листопада, досягає 30 ... 40 сантиметрів і зберігається 150 ... 160 днів. Він забезпечує сприятливі умови перезимівлі озимих культур.
2.2 Грунтові умови
Грунт дослідного поля представлена середньоглибокі вилужені чорноземом.
Чорноземи вилужені - кращі орні землі не лише зони, а й області. Вони мають досить потужним перегнійних горизонтом з міс-жаніем гумусу 6 ... 9%. Реакція грунтового розчину слабокисла або близька до нейтральної. Зміст доступного рослинам фосфору в чорноземах вилужених буває, як правило, недостатнім для отримання високих врожаїв (А. А. Козаченко, 1999).
У чорноземів вилужених простежується різний ступінь розвитку ілювіально горизонту і глибини залягання карбонатів. Чорнозем вилужений дослідного поля має важкосуглинисті механічний склад (таблиця 1), сприятливий для більшості сільськогосподарських культур.
Дуже важливе значення має співвідношення піщаних, пилуватих і мулистих часток. Встановлено, що 48% фосфатів (Л. П. Антіпіна, 1988). Знаходяться в тонкодисперсної мулистій фракції, 37 ... 41% - в пилуватих частинках.
Вивчення розподілу калію по фракціях механічного складу грунту показано, що в мулистих фракціях міститься 2,64 ... 2,74% калію, тоді як в частинках 0,01 ... 1,10 мм значно менше 1,34 ... 1,39% (В. П. Середина, 1981).
Чорноземи вилужені дослідного поля, як показує таблиця 1, з досить високим вмістом мулистій фракції, тобто частинок менше 0,001 мм, тому мають сприятливий для сільськогосподарських культур додавання і загальну порозность біологічно активного шару 57 ... 60%, тобто таку, яка забезпечує оптимальний повітряно-водний режим. Об'ємна маса орного шару коливається в межах 1,06 ... 1,25 г / см 3. Стійкість складання обумовлена високим вмістом водопрочной агрегатів більше 0,25 мм.
Фізико-хімічні властивості грунту оцінюються за показником кислотності грунту і складу обмінних основ. Як видно з таблиці 1, вилужений чорнозем дослідного поля в орному горизонті має слабокислу реакцію (рНсол 5,38). Ступінь насиченості підставами перевищує 90%. У складі поглинених катіонів переважає кальцій. Відмітна особливість грунту дослідного поля є порівняно високий вміст гумусу в орному шарі - 7,6%. Чорноземи вилужені в дослідах володіють високим вмістом гумусу, вниз по профілю грунтів слід відповідно зниження вмісту азоту. В орному шарі азоту міститься 0,26%. Однак лише 3,1 ... 4,3% цієї кількості припадає на легкогідролізуемую фракцію, яка найбільш доступна для рослин (І. В. Синявський, 1996).
Запаси валового фосфору (таблиця 1) досить високі (0,135%). У той же час, утримання рухомого фосфору низький. По відношенню до валового фосфору його рухливі фракції складають менше 1,0%. Основним постачальником калію є мулисті фракції (П. Т. Адерхін, А. В. Бєляєв, 1970), тому чорнозем вилужений містить 2,2% калію. Однак обмінна фракція, доступна рослинам, становить невелику частку від цієї кількості.
Таблиця 1 - Характеристика грунту дослідного поля Інституту Агроекології
Вміст,%